سائنس دانوں نے میسوپورس ٹن آکسائڈ (ایس این او) بیڈس کی تشکیل کے پیچھے دیرینہ راز کوافشا کیا ہے ، جو سینسنگ اور توانائی کی ایپلی کیشنز میں بڑے پیمانے پر استعمال ہونے والا ایک جدید مواد ہے ۔  اس سے ذرات کے حجم ، شکل اور متعلقہ معیارات کو کنٹرول کرنے میں مدد مل سکتی ہے جو گیس سینسرز ، لیتھیم آئن بیٹریوں اور جدید شمسی خلیوں میں کارکردگی کو بڑھانے کے لیے اہم ہیں ۔

میسوپورس ایس این او 2 بیڈس کی قدر ان کے اونچے سطحی رقبے اور ٹیون کرنے لائق سوراخوں کی وجہ سے کی جاتی ہے ، پھر بھی ان کی تشکیل کا تفصیلی طریقہ کار اب تک واضح نہیں تھا۔پہلے کے ماڈلوں نے تجویز پیش کی کہ کرسٹل نینو پارٹیکلز سالووتھرمل مرحلے کے دوران بنتے ہیں اور بعد میں بیڈس بناتے ہیں ۔

محکمہ سائنس و ٹیکنالوجی (ڈی ایس ٹی) کے ایک خود مختار ادارے ، انٹرنیشنل ایڈوانسڈ ریسرچ سینٹر فار پاؤڈر میٹالرجی اینڈ نیو میٹریلز (اے آر سی آئی) حیدرآباد کے محققین کی ایک ٹیم نے دیرینہ سائنسی ابہام کو حل کیا ہے اور ان کی تشکیل کے لیے ایک حتمی ماڈل فراہم کیا ہے ۔ 

انہوں نے یہ ثابت کیا ہے کہ تیار شدہ بیڈس دراصل بے ساختہ ہوتے ہیں ۔  وہ تقریبا 1.2 سے 1.4 نینو میٹر کی نینو سطحی غیر یکسانیت کے ساتھ ایک ٹن  سے بھر پور نامیاتی نیٹ ورک پر مشتمل ہے۔  کرسٹلائن پرائمری  ایس این او2 ذرات 140 سے 180 ڈگری سیلسیس پر کیے جانے والے سالووتھرمل عمل کے دوران نہیں بنتے ۔  اس کے بجائے ، کرسٹلائزیشن صرف 400 ڈگری سیلسیس اور اس سے اوپرکے درجہ حرارت پر کیلسی نیشن کے دوران شروع ہوتی ہے ۔

تصویر 1: ٹن سے بھرپور پیچیدہ نیٹ ورکس اورہلانے(اسٹیرنگ) اور سالووتھرمل کے عمل کے دوران بنے بے ساختہ  گولوں سے میسوپورس ایس این او 2 بیڈس کا بننا ، پی وی پی کے سڑنے کے طور پر 400 ڈگری سینٹی گریڈ سے اوپر کیلسی نیشن کے دوران کرسٹل لائن پرائمری ایس این او 2 ذرات اور میسوپورس ڈھانچے کی نشوونما ۔

کیلسی نیشن کے بعد ، پولی وینائل پائرولیڈون سڑ جاتا ہے ، جس سے باہم مربوط خالی جگہیں پیدا ہوتی ہیں جو میسوپورس تعمیر میں تبدیل ہوتی ہیں ۔  کرسٹلائزیشن اور سوراخ کی تشکیل بیک وقت ہوتی ہے ۔  ترقی کلاسیکی اوسٹ والڈ پکنے کے طریقہ کار کی پیروی کرتی ہے ، جس میں سطح کی توانائی کو کم کرنے کے لیے چھوٹے ذرات کی قیمت پر بڑے ذرات بڑھتے ہیں ۔  تقریبا 0.3 کا ایک موٹا پن اس بات کی تصدیق کرتا ہے کہ یہ عمل حجم کے پھیلاؤ سے چلتا ہے ۔

چھوٹے زاویے کے ایکس رے بکھرنے کا تجزیہ ، جو مواد میں نینو خصوصیات کی پیمائش کرنے کے لیے ایک جدید خصوصیت کی تکنیک ہے ، نے  روایتی ٹی ای ایم کے مقابلے کئی گنا بڑے سیمپل حجم پر اوسط ڈھانچہ جاتی معلومات فراہم کی۔اس نے بے ساختہ  بیڈس کے اندر نینو سطح کی غیر یکسانیت کی درست پہنچان کو ممکن بنایا اور خورد بینی ڈھانچہ جاتی نشوونما اور کرسٹلائزیشن رویہ کے درمیان براہ راست تعلق قائم کیا۔

تصویر 2:  (a) مائکرو گراف جس میں مختلف سالووتھرمل درجہ حرارت پر ترکیب شدہ تیار شدہ بیڈس کی مورفولوجی دکھائی گئی ہے ۔ (b) تیار شدہ بیڈس کے ایس اے ایکس ایس پروفائلز ۔ (c) مختلف درجہ حرارت پر گرمی کے رابطے میں آنےکے بعد بیڈس کے ایکس آر ڈی پیٹرن ۔ (d) خورد بینی ڈھانچے میں ہونے والی تبدیلیوں کو اجاگر کرنے والے گرمی سے رابطے میں آ۔ے کے بعد بیڈس  کے ایس اے ایکس ایس پروفائلز ۔ (e) کیلسی نیشن درجہ حرارت کے عمل کے طور پر بنیادی ذرہ کاحجم ، جس میں انسیٹ میں ظاہر کئے گئے  مختلف مدت کے لیے 500 سینٹی گریڈ پر کیلسین کئے گئے بیڈس کے اوسٹ والڈ پکنے کے رویے کی عکاسی کی گئی ہے ۔ (f) ٹی ای ایم تصاویر جو مختلف لمبائی کے پیمانوں پربیڈس کی درجہ بندی کی ساخت کی عکاسی کرتی ہیں ۔

 

اس مطالعے سے حاصل ہونے والی میکانکی بصیرت ذرات کے سائز ، سوراخ اور کرسٹلیت کو کنٹرول کرنے کے لیے ترکیب کے پیرامیٹرز کی باریک ٹیوننگ کو قابل بناتی ہے ، جو ان کے استعمال میں ذرات کی تاثیر کو بڑھانے کے لیے اہم ہیں ۔  انڈین جرنل آف فزکس میں شائع ہونے والی یہ تحقیق ایس این او 2 کو دیگر میسوپورس میٹل آکسائڈز جیسے ٹی آئی او 2 ، زیڈ این او ، اور ایف ای2 او 3 کو سمجھنے کے لیے ایک حوالہ نظام کے طور پر پیش کرتی ہے ۔

 

یہ نتائج جدید مواد کی تحقیق میں اے آر سی آئی کی قیادت کو مضبوط کرتے ہیں اور توانائی ، ماحولیاتی اور سینسنگ ٹیکنالوجیز کے لیے انجینئرنگ کے اعلی کارکردگی والے مواد کے لیے نئے راستے کھولتے ہیں ۔

اشاعت کا لنک: https://doi.org/ 10.1007/s 12648-024-03419-6)

۔۔۔۔۔۔۔۔۔۔۔

ش ح۔ م ش۔ف ر

U- 6602

(ریلیز آئی ڈی: 2257790) وزیٹر کاؤنٹر : 7